靶向Mn@CeO?納米酶修飾的益生菌水凝膠微球重塑炎癥性腸病中的腸道穩態

MnCe@LR/AMs增強對炎癥黏膜的黏附能力

本研究通過體內實驗系統驗證了納米酶-水凝膠微球系統（MnCe@LR/AMs）對羅伊氏乳桿菌（LR）腸道黏附能力及滯留效率的提升作用，為模擬臨床炎癥性腸病（IBD）病理特征，采用葡聚糖*（DSS）誘導建立小鼠實驗性結腸炎模型，并通過DiR熒光染料標記益生菌以動態示蹤其在腸道內的分布與滯留特征；結果顯示，口服給藥12 h后，MnCe@LR/AMs組腸道組織的熒光信號強度顯著高于游離羅伊氏乳桿菌（free LR）組（p<0.05），且該系統在健康腸道與炎癥性腸道微環境中均表現出更優的長期滯留特性，給藥48 h后小鼠解剖結果進一步證實，MnCe@LR/AMs處理組結腸組織的熒光信號強度顯著強于free LR組，提示該微球系統可有效促進益生菌在腸道黏膜表面的黏附與持續性維持；為量化評估益生菌腸道定植效率，通過實時熒光定量PCR（qPCR）對小鼠糞便樣本中的菌群DNA進行分析，結果顯示MnCe@LR/AMs組中羅伊氏乳桿菌的相對豐度顯著高于free LR組（p=0.0013），從菌群定量層面驗證了該系統對益生菌腸道定植效率的增強效應；機制上，該系統依托帶負電荷的海藻酸鹽微球（AMs）與炎癥結腸區域呈正電的病理微環境之間的靜電相互作用，實現羅伊氏乳桿菌向炎癥部位的靶向遞送，并顯著提升其在炎癥腸道的定植能力。

MnCe@LR/AMs對DSS誘導性結腸炎的治療功效

在證實納米酶-微球系統可提升益生菌胃腸道耐受性并增強腸道炎癥靶向能力的基礎上，本研究進一步評估了MnCe@LR/AMs對DSS誘導性結腸炎的治療效果。通過7天DSS造模聯合7天干預治療發現：MnCe@LR/AMs治療組小鼠體重恢復最快，疾病活動指數（DAI）評分顯著降低，結腸長度接近健康組。組織學分析顯示該組腸上皮損傷顯著減輕，杯狀細胞數量明顯恢復。免疫熒光和Western blot證實MnCe@LR/AMs能顯著提升緊密連接蛋白（ZO-1和occludin）表達。ELISA檢測表明該制劑可降低促炎因子（TNF-α、IL-1β）并增加抗炎因子（IL-4、IL-10）分泌。結果表明，MnCe@LR/AMs通過多機制協同作用——包括抗炎、修復腸道屏障及調節免疫平衡——展現出優于單一組分（游離益生菌或納米酶）的治療效果，其療效與臨床常用藥物5-ASA相當。

MnCe@LR/AMs對急性結腸炎小鼠腸道菌群的調節作用

本研究采用16S rDNA測序技術，對MnCe@LR/AMs在結腸炎小鼠模型中對腸道微生物群落的調節作用進行了深入分析。研究結果揭示，經MnCe@LR/AMs治療后，小鼠腸道微生物群落的α多樣性顯著提升，具體表現為Chao1指數、Shannon指數及物種數量的增加。此外，β多樣性分析顯示，治療組的微生物群落結構與健康對照組更為相似，PCoA分析及PERMANOVA檢驗結果（p=0.001）支持了這一發現。在分類學層面，MnCe@LR/AMs處理顯著提高了擬桿菌綱（Bacteroidia）和梭菌綱（Clostridia）等有益菌群的相對豐度，同時促進了雙歧桿菌目（Bifidobacteriales）、梭菌目（Clostridiales）等有益菌群的恢復，并有效降低了腸桿菌目（Enterobacterales）等潛在致病菌的豐度。熱圖分析進一步證實了MnCe@LR/AMs對有益菌群如瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）、雙歧桿菌科（Bifidobacteriaceae）的顯著增加作用，以及對腸桿菌科（Enterobacteriaceae）等有害菌群的減少作用。在屬水平上，益生菌如羅伊氏乳桿菌（Limosilactobacillus）、阿克曼菌（Akkermansia）的豐度得到顯著恢復，而埃希氏菌-志賀氏菌（Escherichia_Shigella）等病原菌的豐度則受到抑制。相關性分析表明，羅伊氏乳桿菌的豐度與疾病活動指數之間存在顯著的負相關性（r=-0.7410, p=0.014）。功能預測分析顯示，MnCe@LR/AMs能夠恢復腸道菌群的代謝功能，并減少與疾病相關的代謝通路富集。綜上所述，MnCe@LR/AMs通過重塑腸道微生物群落的平衡，有效緩解了結腸炎的癥狀。

MnCe@LR/AMs治療急性結腸炎的代謝組學與轉錄組學聯合分析

本研究通過代謝組學與轉錄組學的聯合分析，揭示了MnCe@LR/AMs在治療結腸炎中的多重作用機制。代謝組學分析揭示，在治療組中，共有525種代謝產物上調，79種下調。特別地，色氨酸代謝產物（如吲哚-3-乙酸等）以及氨基酸（包括精氨酸、纈氨酸等）的水平顯著升高，而有害代謝產物如5-羥吲哚乙酸和氧化型谷胱甘肽的含量則有所減少。轉錄組學分析表明，在治療組中，有348個基因表達上調，584個基因表達下調。KEGG富集分析顯示，這些差異基因顯著富集于代謝通路，而GO分析則表明細胞外區域和免疫應答等通路被激活。聯合分析進一步證實，治療組通過上調Slc15a1、Slc36a1、Slc7a9等氨基酸轉運蛋白基因，顯著改善了腸道蛋白質的消化吸收功能，促進了中性氨基酸（如絲氨酸）和陽離子氨基酸（如精氨酸）的吸收。相關性分析顯示，小鼠體重與氨基酸豐度及轉運蛋白基因表達之間存在顯著的正相關性，這表明MnCe@LR/AMs通過增強氨基酸的吸收，維持了營養穩態，進而激活了免疫功能并加速了組織修復。

MnCe@LR/AMs的體外免疫調節活性

經體外實驗驗證，MnCe@LR/AMs能夠通過“雙重靶向"機制調控巨噬細胞的極化狀態。機制研究揭示，海藻酸鈉（SA）中的β-D-甘露糖醛酸殘基與巨噬細胞表面的甘露糖受體（MR）具有特異性結合能力（分子對接結合能為-5.3 kcal/mol），從而實現對炎癥部位的靶向；同時，微球的負電特性通過靜電作用增強了巨噬細胞對其的攝取。實驗結果表明，MnCe@LR/AMs能被巨噬細胞有效內化，并顯著促進M2型極化（CD206+細胞比例從15.1%提升至22.2%），同時抑制M1型極化（CD86+細胞比例從79%降至63.2%）。通過ELISA檢測，該處理方式能夠降低促炎因子（TNF-α、IL-1β）的水平，并提升抗炎因子（IL-4、IL-10）的水平。體內實驗進一步證實了MnCe@LR/AMs能夠降低結腸M1型巨噬細胞的比例并增加M2型巨噬細胞群體。競爭抑制實驗顯示，甘露糖預處理顯著降低了巨噬細胞對LR的攝取，從而證實了MR靶向的特異性。綜上所述，MnCe@LR/AMs通過“靜電吸附+MR靶向"的雙重靶向機制調控巨噬細胞極化，進而發揮免疫調節作用。

MnCe@LR/AMs對TNBS誘導型克羅恩病（CD）的治療功效

MnCe@LR/AMs在由2,4,6-*磺酸（TNBS）誘導的克羅恩病（CD）小鼠模型中表現出顯著的治療效果。該制劑能有效促進體重的恢復、降低疾病活動指數（DAI評分），并逆轉由TNBS引起的結腸縮短現象，其結腸長度的恢復程度與健康組無顯著差異。實驗結果證實MnCe@LR/AMs對克羅恩病具有治療潛力。

MnCe@LR/AMs的生物安全性

經口服給藥評估，MnCe@LR/AMs顯示出比較好的生物相容性。在健康小鼠給藥7天的實驗中，未觀察到明顯的體重下降，且主要器官（心臟、肝臟、脾臟、肺臟、腎臟）的組織結構均未出現異常變化，這表明該制劑具有良好的安全性及可忽略的副作用。

文章總結